Silindirik depolama tanklarında oluşan çalkantı etkisinin akışkan türüne bağlı değişimi

Abstract

Bu çalışma deprem kuvvetinin sıvı depoları gibi özel yapılardaki yıkıcı etkisini, akışkan- yapı etkileşimi problemi açısından ortaya koymak amacı ile gerçekleştirilmiştir. Yapının dinamik davranışı tank öz ağırlığı, akışkan ağırlığı, çalkantı kuvveti ve deprem kuvveti dikkate alınarak araştırılmıştır. Düzce depremine ilişkin veriler kullanılarak doğrusal olmayan analizler yapılmıştır. ABAQUS sonlu elemanlar programı ile yapılan analizlerde çelik tank Lagrangian, seçilen üç farklı akışkan Eulerian yaklaşımı ile modellenmiştir. Hesaplar Coupled Eulerian–Lagrangian metod (CEL) üzerinden sürdürülmüştür. Analizlerde açık zaman entegrasyonu kullanılmıştır. Üstü kubbe şeklinde kapatılan silindirik çelik tankın %70 oranında su, yağ ve petrol ile dolu olduğu kabul edilmiştir. Tank üzerinde belirlenen referans noktalarında meydana gelen en büyük yer değiştirme ve Von Mises gerilme değerleri karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Serbest yüzey profilleri her akışkan için ayrı ayrı elde edilmiştir. Depolanan akışkan türüne bağlı olarak çalkantı kaynaklı hidrodinamik kuvvetlerin yapı üzerindeki etkisinin değiştiği gözlenmiştir.

This study is conducted to demonstrate the destructive effect of earthquake force on special structures such as liquid tanks in terms of fluid-structure interaction problem. The dynamic behavior of the structure is investigated considering the tank's own weight, fluid weight, sloshing force, and earthquake force. Nonlinear analysis is performed using data from the Düzce earthquake. In the analyses applied with the ABAQUS finite element program, the steel tank is modeled using the Lagrangian approach, and three different fluid are modeled with the Eulerian approach. The calculations are carried out using the Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) method. Explicit time integration is utilized in the analysis. It is assumed that the torisperical closed cylindrical steel tank is filled with 70% water, oil, and petroleum. The maximum values of displacement and Von Mises stress at the reference points on the tank are presented comparatively. The free surface profiles are obtained for each fluid type separately. It has been observed that the effect of the hydrodynamic forces caused by sloshing on the structure changes depending on the type of stored fluid.